Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
Переработка пластизолей в различные изделия происходит при нагревании с большой скоростью повышения температуры. При этом вязкость золя сначала снижается, затем, пройдя минимум, повышается до потери текучести. Температура, при которой золь теряет текучесть и превращается в гель, называется температурой желатинизации. При дальнейшем нагревании гель сначала становится хрупким, потом при повышении температуры его прочность постепенно повышается, а поверхность становится глянцевой. Температура, при которой прочность геля достигает определенного уровня, называется температурой плавления [68]. Снижение начальной вязкости пластизоля при повышении температуры соответствует уменьшению вязкости пластификатора (дисперсионной среды).
Явление желатинизации можно объяснить набуханием частиц ПВХ и постоянным снижением доли "свободного" пластификатора, определяющего текучесть золя. Пластификатор, абсорбированный частицами ПВХ, увеличивает их объем, и в итоге частицы начинают соприкасаться. В таком состоянии они еще не образуют монолитную структуру, поэтому физическая прочность геля отсутствует и он представляет собой "непрочную замазку". Этот этап характеризуется тем, что абсорбированный пластификатор находится на поверхности частиц. По мере повышения температуры процесс диффузии ускоряется, что приводит к выравниванию концентрации пластификатора во всем объеме. Однако и в этом состоянии частицы ПВХ сохраняют границы
266
раздела, что не обеспечивает достаточной прочности геля. Для достижения высокой прочности необходима монолитизация матрицы с межмолекулярным взаимодействием проходных цепей или их подвижных фрагментов. Поскольку ПВХ обладает некоторой кристалличностью, то кристаллические участки выполняют роль мостиков, увеличивающих прочность образующейся физической сетки.
Рассмотренный механизм монолитизации пластизоля свидетельствует о том, что температура плавления зависит от вида пластификатора (его сольватирующей способности), типа ПВХ [185], присутствия других добавок и почти не зависит от концентрации пластификатора. Следует отметить, что процессы желатинизации оказывают основное влияние на условия длительного хранения пластизолей - их жизнеспособность, а плавление - на получение изделий с заданными свойствами.
Глава 13
НАПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТОК ПОЛИВЙНИЛХЛОРИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ И УТИЛИЗАЦИЯ ИХ ОТХОДОВ ЗА РУБЕЖОМ
Современный этап научно-технического прогресса определяется уровнем развития электроники, робототехники, медицины, авиационной и космической техники, химии, биотехнологии и др. Для этих отраслей требуется создание ПВХ материалов с уникальным комплексом свойств: термо- и атмосферостойких, огнестойких, с низким дымовыделением при горении, тепло- и морозостойких, электропроводящих, прозрачных, с низким поверхностным электросопротивлением, высокой гомосовместимостью в сочетании со стойкостью к У-излучению и т.д. В то же время традиционные способы модификации П !Х путем совмещения полимера с различными добавками на стадии переработки в значительной мере уже исчерпаны.
13.1. Жесткие поливинилхлоридные материалы
В промышленно развитых странах доля ПВХ, перерабатываемого в «¦четкие изделия различного назначения, составляет 50-60% от общего >бъема производства [4]. По-видимому, эту долю можно считать >птимальной при сложившейся ситуации с нефтяным сырьем, техноло-•ией получения ПВХ, перерабатывающим оборудованием, экономичес-сими и другими факторами. Стабилизировалась и номенклатура >сновных изделий из ПВХ с характерной для каждой страны струк-урой потребления. Наиболее интенсивно развивается тенденция к ^пользованию значительной части производимого в мире ПВХ в :троительных конструкциях: в США - до 65%, в Западной Европе - до 50^. Большая часть ПВХ идет на производство труб, фитингов (в США - 45%, в Западной Европе - 27%), облицовочных материалов (в
267
США - 8%, в Западной Европе - 12%) и оконных профилей (удельная доля в общем выпуске оконных рам в ФРГ - 48%, в Австрии - 40%, в Швейцарии - 25%, в Великобритании - 15%) [66].
Увеличение производства высококачественных поливинилхлорид-ных изделий конструкционного назначения способствовали новые достижения в области создания улучшенных специальных марок полимера, композиций ПВХ и высококоэффективных способов получения изделий. Новые марки ПВХ для изделий конструкционного назначения сложной формы (пультов управления, корпусов ЭВМ, фитингов для труб и т.п.) представляет собой низкомолекулярный полимер с улучшенными реологическими свойствами. Текучесть их расплава на 50% выше, чем у стандартных типов ПВХ, что позволяет существенно повысить производительность литьевых машин и улучшить свойства готовых изделий. Поскольку новые марки ПВХ дешевле стандартных, ожидается высокий прирост потребления ПВХ для производства литьевых изделий, в частности в США-до 20% в год. О выпуске новых марок ПВХ сообщают большинство ведущих фирм мира: "Гудрич Хемикалс", "Джоржия Гулф" (США), "Хюльс", "Дейче Сольвей Берне" (ФРГ) и др. [145].
Анализ марочного ассортимента жестких материалов выявил следующие четко выраженные тенденции: за период 1960-1980 гг. расширение ассортимента происходило не за счет появления новых марок материала, а за счет более направленного применения каждой новой марки [66]; за период с 1980 г. по настоящее время созданы материалы с новым комплесом свойств, значительно расширяющие сферу применения "старого" полимера. Например, были разработаны ПВХ композиции конструкционного назначения со стекловолокном для изделий с высокой теплостойкостью (100-110 °С по сравнению с 74 "С для стандартных композиций), уменьшенной ползучестью, хорошей химической стойкостью и уменьшенной горючестью, а также относительно легкой перерабатываемостью (литьем под давлением в корпусе и опорные плиты вакуумных насосов и экструзией в трубы и профили). Свойства ПВХ композиций, армированных стекловолокном, приведены ниже (в числителе - для литья, в знаменателе - для экструзии):
